衛(wèi)晨 李艾華 崔智高

摘要：當(dāng)前，計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展使雙目視覺(jué)系統(tǒng)成為智能監(jiān)控領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。文章通過(guò)對(duì)六類雙目視覺(jué)系統(tǒng)的分析，決定使用雙目PTZ視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行本文的研究。然而，雙目視覺(jué)系統(tǒng)受相機(jī)之間距離（基線長(zhǎng)度）影響較大，如基線長(zhǎng)度小時(shí)，有利于雙目相機(jī)的協(xié)同跟蹤，而基線長(zhǎng)度大時(shí)，有利于提高立體視覺(jué)的獲取精度。為了方便根據(jù)不同的場(chǎng)景應(yīng)用或?qū)崿F(xiàn)功能選擇合適的基線長(zhǎng)度，文章設(shè)計(jì)了一種基于滑動(dòng)導(dǎo)軌的可變基線雙目視覺(jué)系統(tǒng)。通過(guò)調(diào)試與驗(yàn)證，文章所設(shè)計(jì)的變基線雙目視覺(jué)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)兩相機(jī)距離的自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制，控制精度與反應(yīng)延時(shí)均滿足要求，為雙目視覺(jué)系統(tǒng)的研究提供了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：雙目視覺(jué);滑動(dòng)導(dǎo)軌;串口通信;PTZ相機(jī)

中圖分類號(hào)：TP311 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）05-0088-03

1 前言

1.1 ?研究背景與意義

隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)于自身安全的要求隨著安全意識(shí)的提升而不斷提高，因此智能監(jiān)控系統(tǒng)在日常生活中使用的場(chǎng)景也更加寬廣，其中視覺(jué)技術(shù)當(dāng)然是必不可少的。在雙目視覺(jué)技術(shù)中，PTZ攝像機(jī)的視角和焦距都可以實(shí)時(shí)改變，靈活性更強(qiáng)，應(yīng)用范圍也更加廣闊，因此在視頻監(jiān)控領(lǐng)域相關(guān)的研究非常活躍。運(yùn)用兩個(gè)PTZ相機(jī)組成的雙目主動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)既可以單獨(dú)工作，監(jiān)控不同的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)大場(chǎng)景動(dòng)態(tài)監(jiān)控，也可以雙目協(xié)同工作，通過(guò)調(diào)整各自PTZ參數(shù)，以不同視角，不同分辨率同時(shí)獲取全景圖像和空間物體的深度等更多詳細(xì)信息[1]，優(yōu)勢(shì)十分明顯。

然而在實(shí)際場(chǎng)景應(yīng)用中，雙目PTZ視覺(jué)系統(tǒng)兩個(gè)攝像機(jī)之間的距離（即基線距離）和攝像機(jī)的視野對(duì)系統(tǒng)影響很大。目前對(duì)于雙目視覺(jué)的研究還主要是使用定基線雙目相機(jī)，局限較大，為適應(yīng)不同監(jiān)控場(chǎng)景和不同監(jiān)控功能的需求，本文設(shè)計(jì)了一種可變基線的雙目PTZ視覺(jué)系統(tǒng)。

1.2 ?研究現(xiàn)狀分析

1.2.1立體視覺(jué)技術(shù)

立體視覺(jué)技術(shù)是通過(guò)在不同位置的兩個(gè)攝像機(jī)拍攝同一個(gè)目標(biāo)，利用兩個(gè)攝像機(jī)所拍圖像的視差，用三角測(cè)量原理計(jì)算出該點(diǎn)空間坐標(biāo)值的方法。

要實(shí)現(xiàn)立體視覺(jué)，主要經(jīng)過(guò)圖像獲取，攝像機(jī)標(biāo)定，立體匹配和三維重建幾個(gè)步驟。

1）圖像獲取

立體視覺(jué)技術(shù)的圖像獲取是通過(guò)在不同的位置放置兩臺(tái)攝像機(jī)，通過(guò)兩個(gè)攝像機(jī)對(duì)空間內(nèi)同一點(diǎn)觀測(cè)，得到一對(duì)圖像。上海交大經(jīng)過(guò)理論分析與實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論，在滿足測(cè)量誤差的情況下，兩攝像機(jī)間的夾角在50[°]～80[°]之間最好。

2）攝像機(jī)標(biāo)定

為了從攝像機(jī)的圖像中獲取三維的空間信息，需要對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，得知攝像機(jī)的位置參數(shù)。目前常用的攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)總體可分為傳統(tǒng)標(biāo)定方法和自標(biāo)定法。傳統(tǒng)的標(biāo)定方法需要借助實(shí)現(xiàn)已知的標(biāo)定物，于是有了不依賴定標(biāo)物的自標(biāo)定法。

3）立體匹配

立體匹配包括特征提取和特征匹配。特征提取應(yīng)滿足的要求是：要與所用傳感器技術(shù)相適應(yīng)，具有差異性和不變性。特征匹配一直是立體視覺(jué)中最困難的步驟。受到視角的影響，拍照環(huán)境的影響，干擾會(huì)比較大。目前常用的匹配方法有基于灰度的匹配和基于特征的匹配。

1.2.2雙目視覺(jué)系統(tǒng)

如今市面上流行的攝像機(jī)主要有三種，分別是靜止攝像機(jī)、全向攝像機(jī)和主動(dòng)攝像機(jī)。將它們組合，可以構(gòu)成五種不同的雙目系統(tǒng)，下面對(duì)這五種系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析。

1）雙目靜止視覺(jué)系統(tǒng)

雙目靜止系統(tǒng)是雙目視覺(jué)中最常見(jiàn)的一種，按照兩個(gè)攝像機(jī)視角與位置關(guān)系的不同，具體可分為三種情況。其一是兩攝像機(jī)視場(chǎng)重合較小的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)所能觀測(cè)的視場(chǎng)范圍最大，適用于大場(chǎng)景監(jiān)控。其二是兩攝像機(jī)重合視場(chǎng)較大，攝像機(jī)之間的基線距離也較大的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以很好地避免視場(chǎng)內(nèi)遮擋物產(chǎn)生盲區(qū)影響監(jiān)控效果，適用于室內(nèi)等遮擋物比較多的場(chǎng)景。其三是兩攝像機(jī)視場(chǎng)重合大且基線距離較小的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)是最典型的雙目視覺(jué)系統(tǒng)，類似的產(chǎn)品有小覓智能發(fā)布的小覓雙目攝像機(jī)。該系統(tǒng)可應(yīng)用于目標(biāo)跟蹤，機(jī)器人視覺(jué)等。

2）雙目全向視覺(jué)系統(tǒng)

使用全向攝像機(jī)可以拍攝全景圖像，雙目全向相機(jī)可以發(fā)揮雙目視覺(jué)的優(yōu)勢(shì)，得到全景深度信息，可以應(yīng)用于機(jī)器人視覺(jué)中障礙物的檢測(cè)與標(biāo)定，國(guó)外就有人將一系統(tǒng)應(yīng)用于機(jī)器人足球比賽，幫助機(jī)器人識(shí)別球場(chǎng)障礙物做出相應(yīng)的控制策略。但這一系統(tǒng)觀測(cè)到的圖像畸變嚴(yán)重，不利于人工觀察，并且標(biāo)定精度不高，受到相機(jī)標(biāo)定精度的影響。

3）靜止加全向視覺(jué)系統(tǒng)

雙全向攝像機(jī)圖像畸變嚴(yán)重，為解決這一問(wèn)題，有人提出了一個(gè)靜止攝像機(jī)加一個(gè)全向攝像機(jī)組成的雙目視覺(jué)系統(tǒng)，提高了圖像分辨率，并且解決了圖像畸變。如果在系統(tǒng)中添加多個(gè)靜止攝像機(jī)，與全向攝像機(jī)協(xié)同，則可以實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)景監(jiān)控，通過(guò)全向攝像機(jī)觀察全局，發(fā)現(xiàn)異常，之后調(diào)用相應(yīng)的靜止攝像機(jī)詳細(xì)觀察。兩個(gè)攝像機(jī)種類不同引起的標(biāo)定復(fù)雜也是該系統(tǒng)的缺點(diǎn)之一。

4）靜止加主動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)

靜止加主動(dòng)攝像機(jī)構(gòu)成的雙目視覺(jué)系統(tǒng)以靜止攝像機(jī)為基礎(chǔ)，加之以主動(dòng)攝像機(jī)視角靈活，分辨率可變的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)靜止相機(jī)觀察，利用主動(dòng)相機(jī)靈活地獲取目標(biāo)高分辨率圖像，更好地完成目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤的任務(wù)。由于靜止攝像機(jī)視野有限，該系統(tǒng)適用于監(jiān)控范圍不大，由單個(gè)靜止攝像機(jī)就能覆蓋的場(chǎng)景。該系統(tǒng)結(jié)合了靜止攝像機(jī)和主動(dòng)攝像機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)。

5）雙目主動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)

主動(dòng)攝像機(jī)從直接獲取圖像范圍來(lái)說(shuō)可能不如全向攝像機(jī)，但他視角可變，可以分多次拍攝;并且由于它分辨率可調(diào)，圖像畸變程度低，可視化效果更好。

通過(guò)對(duì)五類雙目視覺(jué)系統(tǒng)的分析，由于雙目主動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)靈活性好，可實(shí)現(xiàn)較多功能，且具備大部分雙目視覺(jué)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，所以決定使用雙目PTZ視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行本文的研究。

然而目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于雙目視覺(jué)系統(tǒng)研究大都是在固定基線的雙目相機(jī)上進(jìn)行的，包括圖像特征的提取[2]，多目協(xié)調(diào)跟蹤，對(duì)于多機(jī)器人多協(xié)作系統(tǒng)的研究提高了雙目視覺(jué)系統(tǒng)的信息獲取能力和獲取精度[3]。在變基線的雙目視覺(jué)系統(tǒng)研究領(lǐng)域，燕山大學(xué)的孔令富教授提出了一種基線可調(diào)的基于圓形軌道的雙目檢測(cè)系統(tǒng)，為攝像機(jī)避障問(wèn)題提供了一種新的思路[4]。哈爾濱工程大學(xué)伏虎等人借鑒變色龍的雙目特征提出了一種仿生雙目視覺(jué)移動(dòng)平臺(tái)，將大場(chǎng)景下的目標(biāo)搜索和小范圍內(nèi)目標(biāo)精確定位結(jié)合在一起[5]。為雙目視覺(jué)系統(tǒng)的變基線研究提供了新的思路。

2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)需求分析

可變基線的雙目視覺(jué)系統(tǒng)需要控制攝像機(jī)在空間內(nèi)進(jìn)行位置變換。為實(shí)現(xiàn)上述功能，可用步進(jìn)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)導(dǎo)軌，并將兩個(gè)PTZ相機(jī)分別置于兩個(gè)滑臺(tái)上，從而通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，改變滑臺(tái)之間的距離，以及進(jìn)一步改變雙目攝像機(jī)的基線。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器接收到上位機(jī)軟件發(fā)出的指令，發(fā)出脈沖控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)的運(yùn)行速度、運(yùn)行方向、運(yùn)行時(shí)間等參數(shù)可以通過(guò)上位機(jī)軟件來(lái)控制。此外，還應(yīng)實(shí)現(xiàn)利用事先設(shè)計(jì)好的程序，讓步進(jìn)電機(jī)自動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡航功能。

在主動(dòng)相機(jī)控制方面，可利用網(wǎng)絡(luò)云臺(tái)攝像機(jī)模擬PTZ攝像機(jī)，通過(guò)RJ45接口經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與PC機(jī)相連接，把兩個(gè)攝像機(jī)的圖像傳到視頻服務(wù)器。同時(shí)，需要解析網(wǎng)絡(luò)云臺(tái)攝像機(jī)SDK開發(fā)包，實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)圖像實(shí)時(shí)預(yù)覽、調(diào)用預(yù)置點(diǎn)位和分步控制。

3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)

3.1 ?硬件設(shè)備選型

對(duì)于雙目視覺(jué)系統(tǒng)而言，要求步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具備良好的啟動(dòng)與停止性能和比較高的控制精度。步進(jìn)電機(jī)被廣泛地運(yùn)用在雕刻機(jī)、數(shù)控機(jī)床、激光切割機(jī)等大型自動(dòng)化設(shè)備中[6]。

具體實(shí)施過(guò)程中，本文選用了57步進(jìn)電機(jī)，型號(hào)是J-5718HB3401。其尺寸為78mm[*]8mm[*]20mm，步距角為1.8[°]，額定電流是4.4A，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為450，重量1.04kg，轉(zhuǎn)矩為2.3N·m。選用了杰美康機(jī)電公司的2DM860H-RS485型驅(qū)動(dòng)控制器。

滑動(dòng)導(dǎo)軌是用于線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，分為同步帶輪導(dǎo)軌和滾珠絲桿導(dǎo)軌兩種。它具有控制精度高，承受負(fù)荷能力強(qiáng)，性能可靠的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于各種自動(dòng)化廠房。滑動(dòng)導(dǎo)軌通常配合伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)使用，通過(guò)配套的電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。

本文所用導(dǎo)軌長(zhǎng)度1.2m，平臺(tái)大小為60[*]78mm，四個(gè)孔的距離是40[*]60mm。負(fù)載最大可達(dá)20kg?；_(tái)的定位精度極高，可以達(dá)到0.1mm～1mm，最大移動(dòng)速度700mm/s。

3.2 ?硬件平臺(tái)搭建

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊安裝：先將57步進(jìn)電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器接與滑動(dòng)導(dǎo)軌一端，連接部分一定要擰緊，防止運(yùn)行過(guò)程中脫落，接下來(lái)根據(jù)驅(qū)動(dòng)器連接示意圖，把步進(jìn)電機(jī)的4根線分別與驅(qū)動(dòng)器對(duì)應(yīng)的A+、A-、B+、B-端口相連。驅(qū)動(dòng)器的VCC、GND端與實(shí)驗(yàn)臺(tái)上24V直流電源相連。驅(qū)動(dòng)器與上位機(jī)需要通過(guò)一根USB轉(zhuǎn)RS485的轉(zhuǎn)接線相連，同時(shí)需要在PC上安裝對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)，之后打開設(shè)備管理器就可以看到電腦為驅(qū)動(dòng)器分配的端口號(hào)。單個(gè)導(dǎo)軌連接圖如圖1所示。

3.3 ?步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)

本文開發(fā)環(huán)境采用微軟的Visual Studio，它支持Basic、C++、C#、Java等多種高級(jí)編程語(yǔ)言，通過(guò)它可以創(chuàng)建自定義的Windows窗體應(yīng)用程序、控制臺(tái)應(yīng)用程序等。

本系統(tǒng)上位機(jī)軟件需要實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的串口通信，利用MSComm控件進(jìn)行串口編程。

根據(jù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊需要的功能，新建一個(gè)基于C#語(yǔ)言的Windows窗體，在上面添加MSComm控件，添加相應(yīng)的功能按鈕，并為按鈕添加相應(yīng)的事件，實(shí)現(xiàn)通過(guò)點(diǎn)擊按鈕為電機(jī)設(shè)置運(yùn)行參數(shù)，并控制電機(jī)運(yùn)行的功能。由于VS中已經(jīng)不再自帶MSComm控件，需要自己手動(dòng)添加。

根據(jù)通信協(xié)議說(shuō)明書可知，傳輸數(shù)據(jù)格式為：“設(shè)備號(hào)+功能碼+起始地址+寄存器個(gè)數(shù)+CRC校驗(yàn)”。

下面對(duì)軟件界面上各按鈕的功能進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分主要包括基本參數(shù)設(shè)置，工程參數(shù)設(shè)置和手動(dòng)操作按鈕。當(dāng)設(shè)備按要求連接好之后首先進(jìn)行串口號(hào)，設(shè)備號(hào)設(shè)定。設(shè)備號(hào)默認(rèn)為1，串口號(hào)由每次接入時(shí)計(jì)算機(jī)分配，通過(guò)設(shè)備管理器查看。設(shè)定好點(diǎn)擊確認(rèn)，如連接成功會(huì)顯示“連接成功”字樣，之后進(jìn)入基本參數(shù)設(shè)置界面，如圖2所示。

設(shè)置完畢后保存參數(shù)并下載，基本參數(shù)就設(shè)置完畢了。設(shè)置完基本參數(shù)后，即進(jìn)入手動(dòng)控制界面通過(guò)點(diǎn)擊正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，停止，單次運(yùn)行按鈕，來(lái)控制電機(jī)運(yùn)行。

建立讓電機(jī)自動(dòng)運(yùn)行的工程，在工程參數(shù)設(shè)置界面，如圖3所示。工程參數(shù)包括工程步數(shù)，運(yùn)行方向，運(yùn)行速度，距離，反復(fù)次數(shù)等，其中工程循環(huán)次數(shù)設(shè)置為0表示無(wú)限循環(huán)。實(shí)現(xiàn)電機(jī)自動(dòng)運(yùn)行。

4 云臺(tái)相機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)

PTZ相機(jī)是一種主動(dòng)相機(jī)，其中字母PTZ是Pan、Tilt和Zoom的縮寫，表示云臺(tái)可以上下左右移動(dòng)和鏡頭可變焦。因?yàn)槠渚哂锌勺円暯牵勺兘咕嗟奶攸c(diǎn)，在智能監(jiān)控領(lǐng)域有廣泛運(yùn)用。但是由于專業(yè)的PTZ相機(jī)價(jià)格比較貴，為達(dá)到檢測(cè)系統(tǒng)功能目的，本文決定選用普通的網(wǎng)絡(luò)云臺(tái)相機(jī)做演示。另外，兩臺(tái)相機(jī)與一臺(tái)相機(jī)的控制原理，步驟等都是一樣的，本文先用一臺(tái)相機(jī)做試驗(yàn)。如果研究成功再進(jìn)行下一步的升級(jí)改造。

4.1 ?實(shí)物連接

本文選用了?？低暤拿阅阍婆_(tái)型網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)DS-2CD2Q10FD-IW。相機(jī)的安裝：先將攝像機(jī)底座用螺絲固定在滑動(dòng)導(dǎo)軌的滑塊上，用自帶的適配器連接家用220V電源供電。攝像機(jī)與PC通過(guò)雙絞線網(wǎng)線相連，由于電腦上只有一個(gè)RJ45插口，所以接兩個(gè)相機(jī)的話需要通過(guò)一個(gè)集線器進(jìn)行擴(kuò)展。

圖4所示便是本系統(tǒng)的實(shí)物連接圖，1處標(biāo)記的是滑動(dòng)導(dǎo)軌，2處標(biāo)記為步進(jìn)電機(jī)，3處標(biāo)記為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，4處標(biāo)記為USB轉(zhuǎn)485轉(zhuǎn)接頭，5處標(biāo)記為網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，6處標(biāo)記為實(shí)驗(yàn)臺(tái)的24V直流電源輸出。

4.2 ?云臺(tái)相機(jī)控制模塊編程實(shí)現(xiàn)

根據(jù)?？倒倬W(wǎng)提供的云臺(tái)相機(jī)SDK包，對(duì)相機(jī)進(jìn)行了二次開發(fā)，選取了登錄，實(shí)時(shí)預(yù)覽，抓圖和云臺(tái)控制部分功能，集成到上位機(jī)軟件中。本部分編程調(diào)用了大量海康封裝好的程序，其名稱與功能在附錄B中給出。其中實(shí)時(shí)預(yù)覽功能應(yīng)用了NET_DVR_RealPlay_V40函數(shù)，云臺(tái)控制調(diào)用了NET_DVR_PTZControl函數(shù)。調(diào)用格式舉例如下：

BOOL NET_DVR_PTZControl（LONG lRealHandle，DWORDdwPTZCommand， ?DWORD dwStop）

圖像實(shí)時(shí)預(yù)覽模塊SDK的調(diào)用流程。首先對(duì)SDK進(jìn)行初始化，然后根據(jù)需要設(shè)置超時(shí)，異常，接下來(lái)進(jìn)行用戶設(shè)備注冊(cè)，注冊(cè)成功后返回設(shè)備IP，啟動(dòng)預(yù)覽，結(jié)束后要釋放SDK資源。云臺(tái)控制模塊的調(diào)用流程與實(shí)時(shí)預(yù)覽調(diào)用流程類似。

相機(jī)控制界面如圖5所示。

相機(jī)控制界面編程步驟：首先每次打開軟件都要清除所有狀態(tài)，應(yīng)用Dispose函數(shù)，函數(shù)中要包括停止預(yù)覽，注銷設(shè)備和初始化SDK的代碼;接下來(lái)登錄注冊(cè)設(shè)備，輸入IP，用戶名、密碼等，設(shè)置變量采集信息。登錄出錯(cuò)應(yīng)有提示，登錄成功進(jìn)入下一步;圖像預(yù)覽，首先需設(shè)置一個(gè)顯示窗口，調(diào)用預(yù)覽實(shí)時(shí)回調(diào)函數(shù)REALDATACALLBACK。

圖像預(yù)覽窗口編程：設(shè)置一個(gè)啟動(dòng)預(yù)覽的按鈕，當(dāng)按鈕按下時(shí)，先判斷是否已登錄設(shè)備，如果未登錄，發(fā)出提示，如已登錄，則在PREVIEWINFO中存儲(chǔ)設(shè)備信息，而后調(diào)用實(shí)時(shí)預(yù)覽函數(shù)，啟動(dòng)預(yù)覽，其格式為NET_DVR_RealPlay_V40（m_lUserID， ref lpPreviewInfo， null RealData， pUser），其中m_lUserID為函數(shù)返回值，lpPreviewInfo為預(yù)覽參數(shù)，包括通道號(hào)、碼流類型、取流協(xié)議等。之后將按鈕的text值改為停止預(yù)覽。按下按鈕調(diào)用NET_DVR_StopRealPlay函數(shù)停止預(yù)覽。

云臺(tái)控制編程：首先在主界面上添加按鈕，作用是打開云臺(tái)控制界面，打開界面同時(shí)完成參數(shù)的傳遞，包括用戶ID，通道號(hào)和預(yù)覽句柄。然后在控制界面添加控制按鈕，包括上，下，左，右等，云臺(tái)控制調(diào)用了NET_DVR_PTZControl函數(shù)。

云臺(tái)速度控制：速度控制調(diào)用的是另一個(gè)帶速度控制的函數(shù)NET_DVR_PTZControlWithSpeed，比之前的多了一個(gè)參數(shù)dwSpeed，表示運(yùn)行速度，取值范圍是1～7。

在控制云臺(tái)動(dòng)作前需要先獲取云臺(tái)可控范圍，這樣就能在云臺(tái)控制的P＼T＼Z參數(shù)文本框中輸入數(shù)值直接把云臺(tái)調(diào)整至一定的角度，通過(guò)PTZset按鈕實(shí)現(xiàn)。同時(shí)PTZget按鈕可以讀取現(xiàn)在云臺(tái)的P＼T＼Z參數(shù)顯示到文本框中。設(shè)置和讀取分別調(diào)用了NET_DVR_SetDVRConfig和NET_DVR_GetDVRConfig函數(shù)。

預(yù)置點(diǎn)操作：預(yù)置點(diǎn)操作包括設(shè)置預(yù)置點(diǎn)，調(diào)用預(yù)置點(diǎn)，刪除預(yù)置點(diǎn)和獲取預(yù)置點(diǎn)信息。設(shè)置預(yù)置點(diǎn)編程步驟為，首先在界面上設(shè)置4個(gè)文本框用來(lái)顯示當(dāng)前預(yù)置點(diǎn)信息，分別為P＼T＼Z和名稱，然后做設(shè)置、調(diào)用、刪除按鈕，一個(gè)下拉文本框來(lái)設(shè)置預(yù)置點(diǎn)號(hào)。

圖6所示是最終的軟件界面。

5 系統(tǒng)測(cè)試

5.1滑動(dòng)導(dǎo)軌驅(qū)動(dòng)測(cè)試

首先進(jìn)行手動(dòng)控制測(cè)試。

第一步，按照系統(tǒng)連接圖接好電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、電腦，確認(rèn)無(wú)誤后，給驅(qū)動(dòng)器上電。打開系統(tǒng)軟件，設(shè)置串口號(hào)。如果正常工作會(huì)顯示連接成功。第二步，進(jìn)行手動(dòng)控制功能測(cè)試。首先打開基本參數(shù)設(shè)置界面，設(shè)置步距角1.8，細(xì)分為8，啟動(dòng)頻率和加減頻率都是50Hz，螺距0.6，波特率9600。之后保存下載。返回主界面。點(diǎn)擊手動(dòng)控制按鈕進(jìn)入手動(dòng)控制界面，設(shè)置運(yùn)行方向，速度，距離，下載參數(shù)，即可點(diǎn)擊正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，停止按鈕，控制電機(jī)運(yùn)行。

其次進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行測(cè)試。在工程設(shè)置界面，新建工程，第一步，正轉(zhuǎn)1米，等待1秒后進(jìn)行第二步，反轉(zhuǎn)1米，速度都為200。

第三，模擬視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行雙導(dǎo)軌聯(lián)合運(yùn)行。首先控制兩個(gè)滑臺(tái)移動(dòng)到設(shè)定的位置，兩者之間距離為1，將兩個(gè)電機(jī)的坐標(biāo)都清零，模擬雙目攝像機(jī)初始狀態(tài)。假設(shè)這時(shí)收到了一個(gè)指令，現(xiàn)有的工作基線過(guò)小，不再能達(dá)到智能監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)圖像信息采集所要求的精度，需要調(diào)大基線。則控制滑臺(tái)一向左緩慢運(yùn)行，當(dāng)滿足要求時(shí)停止。完成任務(wù)后點(diǎn)擊回零按鈕，恢復(fù)初始狀態(tài)。

第四，模擬兩臺(tái)相機(jī)巡航監(jiān)控。設(shè)置一號(hào)相機(jī)先正向移動(dòng)1米，0.5秒后再反向移動(dòng)1米，工程無(wú)限循環(huán)。設(shè)置二號(hào)滑臺(tái)與一號(hào)相向而行，也是無(wú)限循環(huán)。而后開始運(yùn)行工程。

5.2云臺(tái)相機(jī)控制測(cè)試

1）連接好相機(jī)之后，打開系統(tǒng)軟件，登錄訪問(wèn)相機(jī)，點(diǎn)擊預(yù)覽按鈕，即可讀取攝像機(jī)現(xiàn)在拍攝到的畫面;

2）在云臺(tái)控制界面，通過(guò)點(diǎn)擊方位按鈕來(lái)控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng);

3）把攝像機(jī)轉(zhuǎn)到一定的角度，設(shè)置預(yù)置點(diǎn)。然后把攝像機(jī)轉(zhuǎn)到另一個(gè)角度，點(diǎn)擊調(diào)用預(yù)置位，即可使攝像機(jī)轉(zhuǎn)回原來(lái)的方位。

6 總結(jié)和展望

本文通過(guò)分析雙目視覺(jué)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一種在滑動(dòng)導(dǎo)軌基礎(chǔ)上建立的可變基線的雙目視覺(jué)系統(tǒng)。通過(guò)控制滑塊位置來(lái)改變雙目相機(jī)基線的功能，提高雙目視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)復(fù)雜多變的環(huán)境的監(jiān)控能力。通過(guò)對(duì)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的思考，發(fā)現(xiàn)本系統(tǒng)還有一些缺陷，需要在之后的工作中改進(jìn)。主要是：

1）本系統(tǒng)未加入圖像分析功能，即通過(guò)將攝像機(jī)拍到的畫面進(jìn)行自動(dòng)分析，從而自動(dòng)控制攝像機(jī)調(diào)整PTZ參數(shù)以及基線距離對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。

2）在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分，可以加一些擴(kuò)展的輸入信號(hào)，如正反限位、機(jī)械零點(diǎn)等，從而實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)對(duì)自身位置的感知，更有助于自動(dòng)調(diào)整位置。

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【通聯(lián)編輯：聞翔軍】

收稿日期：2021-10-08

作者簡(jiǎn)介：衛(wèi)晨（1996—），男，山西晉城人，研究生，研究方向?yàn)闄C(jī)器人視覺(jué);李艾華（1966—），男，河北滄州人，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)闄C(jī)器人視覺(jué)，模式識(shí)別，故障診斷;崔智高（1984—），男，河北邢臺(tái)人，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)槟Ｊ阶R(shí)別，圖像處理，智能監(jiān)控。